趙海鷹
（內蒙古包頭鋼鐵公司，內蒙古 包頭 014010）

　　摘　要：立彎式鑄機生產線結晶器循環冷卻水系統是閉路式的，其溫度控制是靠板式換熱器來實現的，實際運行中出現系統振蕩和溫度偏高的現象，通過對溫控閥的品質調節，滿足了運行的溫度范圍。
　　關鍵詞：軋鋼；結晶器；循環冷卻水；溫度控制
　　中圖分類號：TU991.37；TF713.2
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2002)02-0011-02

　　包鋼立彎式鑄機生產線（簡稱CSP）在熱試階段結晶器循環冷卻水系統振蕩和溫度偏高，甚至超高的現象。由于CSP是全自動控制系統，水溫超高，出現了鑄機停澆的嚴重后果。

1 原因分析

　　立彎式鑄機生產線結晶器冷卻水屬于閉路軟水循環系統，熾熱鋼水（-1600℃）的初凝是在結晶器內完成的，形成3－8mm坯殼（中心仍是熾熱鋼水），在引錠桿作用下進人扇形段，進一步噴淋固化直至拉矯機，形成最終鑄坯。如果在結晶器內冷卻不均勻或成型不好，就出現拉漏、沾鋼的嚴重后果。系統流程見圖1。

　　系統設計水量是400～1560m³／h，澆鑄水溫是40～45℃，回水溫度57℃，冷媒水溫度是32℃，通過旁路回水與板式換熱器的回水的混合，經熱平衡達到工藝要求澆鑄溫度。其原理如下：

　　Q_放＝λm_放（t₁-t）
　　Q_吸＝m_吸（t-t₂）

　　式中：Q——旁路回水的放熱量，J；
　　　　　λ——水的比熱，J／（kg·k）；
　　　　　m_放——旁路水量，m³／h；
　　　　　t₁——旁路回水溫度，K；
　　　　　t——混合溫度（即澆鑄溫度），K；
　　　　　Q_吸——板式換熱器的吸熱量，J；
　　　　　m_吸——板式換熱器支路水量，m³／h；
　　　　　t₂——板式換熱器支路出水溫度，K。
　　根據熱平衡Q吸=Q放，得出，m_吸（t-t2）＝m_放（t1-t），按照澆注溫度40～45℃時，水量由400～1560m³／h取點計算得知：m_吸分配量是48％～68％，m_放是32％－52％。在水溫范圍確定情況下，由溫控閥來控制旁路和板式換熱器支路的水量分配比例。
　　溫度控制是通過換熱器來實現的，經現場運行情況看，問題是2個二通溫控閥的調節品質不好造成的。從工作站畫面看，旁路上的溫控間與板式換熱器支路上的溫控閥在不停地動作，調節回水量分配，出現系統振蕩，溫度偏高的現象。結晶器冷卻循環水系統與鑄機的澆注工藝具有信號交換及聯鎖。當冷卻水一切參數符合澆注工藝時，在鑄機操作室工作站畫面上顯示“水系統正常”字樣及相關的參數，任何一項指標（流量、壓力、溫度或水質指標）出現超差時，鑄機停止澆注。按照澆注曲線，若Ⅰ、Ⅱ流同時澆注或改變澆注板坯的規格、厚度（在線調整）時，冷卻水系統的相應泵組和閥門都要啟動（或停車）和調整（相互聯鎖），其中溫度由鑄機返回信號后，反饋到溫控間上，從而作出溫度調整，以達到所需澆注溫度。

2 解決溫控閥問題的步驟

2.1 設計方面

　　SMS（德國西馬克公司）基礎設計是三通溫控閥（DN500），中方在做詳細設計轉化時，設計成M個直通式溫控閥（2×DN250），原因是中方在國內采購不到這個溫控間，這樣就比三通閥的調節品質要差一些。在總流量不變的情況下，三通閥在開大一個的同時，另一個相應開度減少。調節好的三通閥，在溫度信號輸人到調節器后，經過比較得出偏差值，直接作用到執行機構，運轉到位后，旁路水量與換熱器支路水量自然就得出分配水量，從而滿足熱平衡所需的澆注溫度；而改成兩個直通單座閥，盡管已調整好（按照溫度、分配水量通過熱平衡式得出調整運行點），但兩閥存在控制靈敏度、精度以及動作頻繁程度和隨之引起的磨損等方面的差異，從而出現調節品質不好的結果。
　　經現場運行觀察，旁路溫控間行程在開大的同時，換熱器支路上的溫控間在開大，但范圍不明確，出現振蕩、溫控不好的情況，為此，對這二個閥參數進行了比較修正，如圖2所示。

　　圖2中的參數是按照熱平衡式得出的，旁路流量32％－52％。（等百分比流量特性S＝0.5）板式換熱器支路48％～68％，（直線注量特性S=0.5）的基礎上繪制出來的，相對行程開度與流量范圍變化的對應曲線圖。
　　從2圖中網狀陰影可看出，旁路系統的行程開度在80％－100％之間，板式換熱器支路在60％－100％兩者匹配滿足運行要求，其行程差值是20％，指在澆注溫度范圍確定的情況下，供水總流量由400－1560m³/h變化取點得出的旁路水量與換熱器支路水量分配隨相對行程變化而得出的相對流量變化曲線圖。
　　曲線1是指旁路流量分配量為32％時的相對行程與相對流量的曲線（等百分比注量特性δ=0.5）。
　　曲線2是指旁路流量分配量為52％時的相對行程與相對流量的曲線（等百分比注量特性δ=0.5）。
　　曲線3是指旁路流量分配量為48％時的相對行程與相對流量的曲線（等百分比注量特性δ=0.5）。
　　曲線4是指旁路流量分配量為68％時的相對行程與相對流量的曲線（等百分比注量特性δ=0.5）。
　　圖2中網狀區陰影部分是指在供水總量在400－1560m3／h變化情況下，旁路溫控間與換熱器支路溫控間滿足澆注溫度范圍的行程調節幅度運行區域（兩閥匹配的相應區域），也就是兩閥真正滿足工藝的運行區域，其余地方的行程開度就是未做調整時的對應的曲線。從圖2中可以看出兩閥匹配范圍太大，導致兩閥不停動作，出現系統振蕩，溫控調節品質不好，溫度偏高的事故。
2.2 設備的調節；
　　按照這兩個二通溫控間的行程差值和網絡區域的相對行程與相對流量的變化即（48％～68％）（θ/θmax）對應（56％～100%）（ρ/ρmax），對閥門的閥芯和行程進行了調整，如圖3所示。

　　圖3中實線為調整測試后的閥芯結構，虛線為原來的問芯，相對應的絲杠行程和極限也重新調整，將56％～100％改成0～100％，滿足48％～68％的變化要求。對于旁路溫控間則保持相對流量32％～52％，對應相對行程79％～100％變化不做調整。

3 運行情況

　　經過對這二個溫控間行程變化與流量變化的準確計算對應，并據此對閥開啟刻度重新定位后，運行穩定，不再出現振蕩和溫度偏高或超高的現象，滿足了目前熱試的正常生產。

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　　作者簡介：趙海鷹（1966-），男，內蒙古包頭人，工程師，內蒙古包鋼薄板坯連軋廠，電話（0472）2187742或（0472）2187482。